CN116982235A - 线圈单元和相关联的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种控制和/或评估线圈单元(100；200；300)中的无线电力线圈(105；205；305)的温度的方法。所述方法包括：提供包括无线电力线圈(105；205；305)的线圈单元(100；200；300)，所述无线电力线圈包括至少两股线芯(112、114；212、214；312、314)，其中至少一股线芯(114；214；314)用于加热并且至少一股线芯(112；212；312)用于无线电力传输，以及将电流施加到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)。所述线圈单元(100；200；300)与处理装置(18、28、90)操作地通信，所述处理装置被配置来将电流提供到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)。

Description

线圈单元和相关联的方法

技术领域

本发明整体涉及无线电力传输领域，并且更具体地涉及一种线圈单元，其用于控制和/或评估布置在所述线圈单元中的无线电力线圈的温度。所述线圈单元可用于测试无线电力设备与测试设备之间的无线电力传输。本发明还涉及一种控制和/或评估线圈单元中的无线电力线圈的温度的方法。本发明还涉及一种测试来自具有至少一个无线电力发送器线圈的无线电力发送器设备的无线电力传输的性能的方法。

背景技术

无线电力传输预计将变得越来越流行，例如用于移动设备诸如例如移动终端、平板计算机、膝上型计算机、相机、音频播放器、可充电牙刷、无线耳机以及各种其他消费产品和家用电器的无线电池充电。

无线电力联盟开发了称为Qi的无线电力传输标准。其他已知的无线电力传输方法包括无线电力同盟和电力事务同盟。

在本文档全文中，由无线电力联盟称为Qi的无线电力传输标准将非限制地被称为适用于本发明的目前优选的无线电力传输方式。然而，本发明通常还可应用于其他无线电力传输标准或方法，包括但不限于上面提到的那些。另外，本发明可应用于所有类型的绕线电感器，其中了解线圈的温度是有益的。因此，本发明不限于无线电力传输。

符合Qi标准的设备的操作依赖于平面线圈之间的磁感应。涉及到两种设备，即提供无线电力的设备(称为基站或无线电力发送器设备)和消耗无线电力的设备(称为移动设备)。电力传输从基站转移到移动设备。为此，基站包含包括初级线圈的子系统(电力发送器)，而移动设备包含包括次级线圈的子系统(电力接收器)。在操作中，初级线圈和次级线圈将构成无芯谐振变压器的两半。通常，基站具有平坦的表面，用户可在其顶部放置一个或多个移动设备，以便享受放置在基站上的移动设备的无线电池充电或操作的电力供应。

在操作期间，许多不同的因素会影响无线充电的质量。例如，电力接收器的暴露于由无线电力发送器设备生成的磁场的金属零件中的磁感应可生成热量。如果移动设备和/或基站暴露于过度的热暴露下，可能会出现若干不期望的影响，例如损坏移动设备中的重要部件或降低性能。此外，充电效率以及因此所需的充电时段可能根据电力接收器在基站上的取向而变化。

影响无线充电质量的另一因素是在移动设备与基站之间放置了异物。在本上下文中，异物被视为不属于无线电力发送器或无线电力接收器设备的一部分并且可能对无线电力传输造成意外损耗的任何物体。异物吸收的能量可能导致异物的(意外)加热。当温度超过人类安全阈值时，这可能会导致严重的安全问题。最重要的是，过度温度可能对紧挨着异物的任何设备造成不可修复的损坏。存在不同的异物检测功能，当异物以可能导致上述不期望的加热效应的方式定位时，所述异物检测功能会中断无线电力传输、以某种方式限制无线电力传输或完全不发起电力传输。检测这些异物的常用技术是通过电力损耗计算。在这种方法中，电力接收器报告从发送器获取的电力量，并且发送器自身计算(通常基于测量结果)其正在发送的电力量。这两个值之间的差值被认为是进入异物的电力量，并且因此是不期望的。这些计算需要考虑电力线圈的内部损耗(由于电流流经每个线圈的绕组)。铜的温度系数会引起所计算的损耗的显著变化。估计这些电力值时的任何错误都将迫使系统关闭，以防止潜在物体的不希望加热，因为替代方案将冒着将异物加热到不安全温度的风险。

因此，需要以准确且经济有效的方式测试和评估温度如何影响电力传输。存在多种现有技术解决方案，都与其自身缺点相关联。例如，可使用在其中测试产品的温控室来评估温度。这是一个昂贵且大型的解决方案，在可开始测试之前设备需要很长时间来适应。此外，此解决方案排除了其中仅加热设备的一部分而其他部分保持冷却的情况。另一种现有技术解决方案是使用加热元件在设备上生成局部热量。在无线电力传输中，添加加热元件要么会引入会干扰电力传输的金属材料，要么需要对测试设置进行昂贵且复杂的修改以绕过这一点，诸如玻璃/陶瓷散热器或在充电表面周围泵送温控液体。又一现有技术解决方案是使用现有的电力传输线圈作为加热元件并且在流经电力传输线圈的AC电流的顶部上添加DC电流。这会形成将改变被测设备的电磁属性的静磁场。例如，当暴露于静磁场时，使用的铁氧体材料可能饱和并且变得无法用于电力传输。

此外，产品制造商需要评估其产品或其中的部件与温度的关系。现有技术解决方案使用添加到线圈的温度传感器，这种解决方案与若干缺点相关联，因为传感器可能干扰电磁场以及提供不代表整个线圈的孤立点的温度读数。可将多个传感器放置在关键位置处，以更好地表示整个线圈区域，其中具有对应的附加成本和复杂性。

因此需要提供对被测设备的更稳定且可靠的温度控制。此外，此方法可用于降低在任何使用电感器的电路中测量/评估其电路中的电感器的温度的成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供无线电力传输技术领域的改进。

提供了一种线圈单元，其用于控制和/或评估所述线圈单元中的无线电力线圈的温度。线圈单元包括无线电力线圈，所述无线电力线圈包括至少两股线芯，其中至少一股线芯用于加热并且至少一股线芯用于无线电力传输，并且其中所述用于加热的至少一股被配置来接收电流。所述线圈单元与处理装置操作地通信，所述处理装置被配置来将电流提供到所述用于加热的至少一股线芯。

施加到所述用于加热的至少一股线芯的电流可以是DC电流或AC电流。在优选实施方式中，所述用于加热的电流是DC电流。

所述处理装置可被进一步配置来将AC电流提供到所述用于无线电力传输的至少一股线芯。

在一个实施方式中，所述至少两股线芯是利兹线的一部分。

在又一个实施方式中，所述至少两股线芯被布置成双线卷绕结构。

所述线圈单元可布置在无线电力设备中。所述无线电力设备可以是无线电力发送器设备或无线电力接收器设备。

所述线圈单元可与用于监测所述线圈单元的所述温度的装置操作地通信。所述用于监测所述温度的装置可包括用于进行电阻测量的装置。

在第二方面，提供了无线电力设备。所述无线电力设备包括根据第一方面所述的线圈单元。

所述无线电力设备可被配置来测试具有至少一个无线电力线圈的另一无线电力设备如何对所述线圈单元的所述无线电力线圈中的温度变化作出反应。

在第三方面，提供了一种控制和/或评估线圈单元中的无线电力线圈的温度的方法。所述方法包括：提供包括无线电力线圈的线圈单元，所述无线电力线圈包括至少两股线芯，其中至少一股线芯用于加热并且至少一股线芯用于无线电力传输，以及将电流施加到所述用于加热的至少一股线芯。所述电流由与所述线圈单元操作地通信的处理装置提供。

所述方法还可包括：监测所述无线电力线圈的温度变化。

所述方法还可包括：基于所监测的温度变化调节施加到所述用于加热的至少一股线芯的所述电流。

在第四方面，提供了一种测试无线电力设备的方法。所述方法包括：提供包括无线电力线圈的线圈单元，所述无线电力线圈包括至少两股线芯，其中至少一股线芯用于加热并且至少一股线芯用于无线电力传输，以及将电流施加到所述用于加热的至少一股线芯。所述电流由与所述线圈单元操作地通信的处理装置提供。

所述方法可涉及测试所述无线电力设备的性能，并且更具体地测试来自所述线圈单元的所述无线电力传输的性能。

所述方法还可包括：监测所述被测试的无线电力设备如何对由施加到所述用于加热的至少一股线芯的所述电流引起的温度变化作出反应。

附图说明

参考附图，本发明的实施方式的目的、特征和优点将从下面的具体描述中显现。

图1是用于进行到无线电力接收器设备的无线电力传输的无线电力发送器设备的示意性框图。

图2a至图2b是根据一个实施方式的线圈单元的不同部分的示意图。

图3a至图3b是根据不同实施方式的线圈单元的示意图。

图4a至图4b是包括根据图2a至图2b或图3a至图3b的线圈单元的不同系统的示意图。

图5a至图5d是包括根据图2a至图2b或图3a至图3b的线圈单元的不同系统的示意图。

图6a至图6c是根据不同实施方式的方法的示意性框图。

图7a至图7b是来自使用根据一个实施方式的线圈单元的设置的测量数据。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明的实施方式。然而，本发明可按许多不同的形式来体现并且不应被理解为限制于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式以使得本公开详尽且完整，并且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。在附图中示出的特定实施方式的具体描述中使用的术语并不意在限制本发明。在附图中，相似数字是指相同元件。

图1示出了用于进行到无线电力接收器设备10的无线电力传输的无线电力发送器设备20。无线电力接收器设备10可以是移动设备。移动设备10可例如是移动终端(例如，智能手机)10a、平板计算机10b(例如，冲浪平板)、膝上型计算机10c、智能手表10d、相机、音频播放器、可充电牙刷、无线耳机、或另一种消费产品或家用电器。

无线电力传输将被描述为符合无线电力联盟的Qi标准；因此，无线电力发送器设备20是Qi术语中的基站。然而，如已经提到的，本发明通常也适用于其他无线电力传输标准或方法，包括但不限于背景章节中提到的那些。

无线电力发送器设备20包括具有至少一个无线电力发送器线圈24的无线电力发送器22。发送器设备20可具有多个发送器线圈。发送器线圈可以间隔开的布置和/或以部分重叠的方式布置。

无线电力接收器设备10包括具有无线电力接收器线圈14的无线电力接收器12。在操作中，无线电力发送器设备20将通过无线电力发送器线圈24和无线电力接收器线圈14以磁感应18的方式将电力无线地传输到无线电力接收器设备10。

无线电力接收器线圈14接收的电力将驱动无线电力接收器设备10中的负载16。通常，负载16可以是可充电电池，诸如锂离子电池；因此，无线电力发送器设备20将充当无线电力接收器设备10的无线电力充电器。在另一场景中，负载16可以是移动设备中的电子电路，其中无线电力发送器设备20将充当无线电力接收器设备10的无线电源。

如背景章节所述，使用电磁场进行无线电力传输的一个重要方面是安全性。使用电磁场的一个已知缺点是这些场可能导致暴露在场中的金属物体的加热。利用Qi规范的设备内置了防备这种异物的不期望加热的保护，这种保护基于电磁场两侧(发送器和接收器侧)的电力和/或能量测量。它们通常还直接测量或控制感兴趣参数，也就是温度。

温度以两种不同的方式影响电力传输体验：装备的用户/操作员的安全以及设备的充电性能。显然，任何产品表面的过度温度都会给用户带来安全风险，并且应始终避免。然而，最终用户所暴露于的温度是环境温度(或操作温度)和由损耗增加的附加热量共同作用的结果。这意味着，当操作环境低于30度时，损耗导致升高例如30度将是无害的。另一方面，如果操作环境超过30度，则附加地升高30度可能会带来严重的安全风险。

当操作温度升高时，除了安全风险之外，大多数电子设备还遭受性能下降的问题。在造成任何安全问题之前，这种性能下降将导致最终用户的用户体验不佳。例如，由于过度的温度波动，导致移动电话的降低的充电速度或加速的设备老化。

因此，本发明的目的在于提供一种测试装备，所述测试装备允许在不同的操作温度下测试无线电力产品以确保安全性和性能标准维持在可接受的水平和/或提供改进产品性能的设置。本发明的目的在于提供一种环境，其中设备的操作温度可被控制到接近可能发生在最终用户身上但难以测试的极端温度。为此，提供了线圈单元100；200。然而，如稍后将更详细描述的，线圈单元100；200可用于除测试之外的其他目的。除了控制线圈单元的操作温度外，原理还可反过来起作用，其中线圈单元的温度可通过观察多股线中的一股线芯的电特性来测量。本发明主要有两个应用领域：创建测试环境以及改进产品性能。

图2至图3示出了线圈单元100；200的两个不同实施方式。在两个实施方式中，线圈单元100；200包括无线电力线圈105；205，所述无线电力线圈包括至少两组绝缘线芯112、114；212、214。至少一组至少两股线芯114；214用于加热无线电力线圈105；205，并且至少一组至少一股线芯112；214用于无线电力传输。用于加热的至少一组线芯114；214被配置来接收电流。电流通过线圈结构返回，使得所得静磁场最小化，但热效应仍然存在。电流优选地是DC电流，但也可以是AC电流。

现在转向图2a至图2b中示出的实施方式。图2a示出了包括多股单独线芯112、114的利兹线110。线芯112、114通常是布置在一起的细绝缘线。在一个实施方式中，线芯平行地加捻在一起。在一个替代实施方式中，线芯加捻在一起作为一束。在又一个实施方式中，多股线芯加捻在一起。如图2b所见，利兹线110形成线圈105的绕组。通常，利兹线110的大部分线芯(112)用于电力传输，而少数线芯(114)用于温度测量和/或温度控制。

利兹线被用来减少集肤效应。集肤效应是指高频电流倾向于在电导体表面(或皮肤)附近流动时的现象的术语。这是由于变化的电流在导体中感应出磁场而发生的。磁场使电流难以流到外表面以外的任何地方。由于电流被迫仅在导线的一部分中流动，因此导线的有效电阻更大。频率越高，由于此有效电阻增加，导线中的损耗就越大。利兹线的卷绕模式使每股线芯位于导体外侧处的总长度的比例相等。这具有将电流均匀分布在线芯之间、从而降低电阻的效果。

在一个实施方式中，利兹线的所有线芯都用于无线电力传输，并且多股单独线芯(不是利兹线的一部分)用于加热。这在图3b中示出。

在图2b中，示出了根据一个实施方式的线圈单元100。利兹线100被卷绕以形成线圈105。用于温度控制的线芯114连接到热源140。热源140可以是被配置来将电流(优选地为DC电流)施加到线芯的设备140。所述设备可以是处理单元、发电机等。替代地，热源也可用于测量线芯114的电特性而不实际生成任何显著的热量。

用于无线电力传输的线芯112连接到无线电力源160。无线电力源可以是被配置来生成电力传输的设备160。设备160可以是被配置来将AC电流提供到线芯的处理单元、发电机等。设备160还可以是适于电力传输的负载。因此，用于无线电力传输的线芯112可连接到AC电源或者连接到负载，这取决于要测试/评估的设备类型。设备140和160可布置在分离的设备中，或者布置为单个设备。

因此，当使用不同的线时，施加到用于加热的至少一股线芯的电流，优选地DC电流，可完全独立于AC电流来控制。

用于温度控制(即加热和/或测量)的线芯114被短路120。不在磁场中形成干扰的关键是让加热电流在相同的回路中来回行进，从而最小化由绕组形成的面积。这导致可忽略的非常小的静磁场，同时电流仍然流动并且导致线圈105的加热。另一好处是，线圈中线芯的加热位于此设置旨在模拟的正常用例中预期加热的位置。

在一个实施方式中，使用利兹线，线芯的数量优选地在50至150股线芯的范围内。然而，应当理解，其他数量的线芯也在本发明的范围内。

在其中线圈加热器由利兹线自身构成的特定情况下，至少需要三股线芯。在此特定情况下，两股线芯用于加热，例如使用DC电流，并且一股线芯用于AC电流。AC电流仅需要一股线芯，因为它不必返回线圈的整个路径，如前所述。

图3a示出线圈单元200的替代实施方式。线圈单元200包括至少两根线，每根线包括至少两股线芯212、214。至少两股线芯212、214布置成双线卷绕结构。线芯被卷绕以形成线圈205。

用于温度控制的线芯214连接到热源240。热源240可以是被配置来将电流诸如DC电流施加到线芯的设备240。所述设备可以是处理单元、发电机等。

用于无线电力传输的线芯212连接到无线电力源260。无线电力源可以是被配置来生成电力传输的设备260。设备260可以是被配置来将AC电流提供到线芯的处理单元、发电机等。设备260还可以是适于电力传输的负载。因此，用于无线电力传输的线芯212可连接到AC电源或者连接到负载，这取决于要测试/评估的设备类型。

用于加热无线电力线圈205的至少一股线芯214被短路220。因此，它没有连接到无线电力源260。相反，用于加热的至少一股线芯214连接到被配置来提供电流例如DC电流的热源240。

图3b示出了线圈单元300的又一个实施方式。线圈单元300包括卷绕以形成线圈305的利兹线。利兹线的所有线芯都用于无线电力传输，并且多股单独线芯(不是利兹线的一部分)用于加热。在图3b中，利兹线312用于电力传输，并且两股单独线芯314用于加热。用于温度控制的线芯314连接到热源(未示出)。热源可以是被配置来将电流例如DC电流施加到线芯314的设备。用于温度控制(即加热)的线芯314被短路320。用于无线电力传输的线芯312连接到无线电力源(未示出)。

尽管未示出，但是图2和图3的实施方式可组合。例如，线圈单元可包括双线卷绕结构的利兹线。

本文所述的线圈单元100；200可用于若干用例，如图4至图5所示。线圈单元可用于控制线圈单元100；200或布置在所述线圈单元100；200中的无线电力线圈105；205的温度，用于评估所述温度和/或用于测量所述温度。

线圈100；200可用于生成过度热量以模拟无线电力设备诸如无线充电器和/或接收器的故障模式。例如，人可使用电力发送器产品中的加热线圈来查看接收器设备如何响应于发送器产品的过度温度，或者人可使用电力接收器产品中的加热线圈来查看发送器设备如何响应于接收器产品的过度温度。这分别在图4a和图4b中示出。附加地或替代地，线圈100；200可用于控制线圈自身的操作温度。这在图5a中示出。附加地或替代地，线圈105；205的电阻测量结果可用于估计线圈单元100；200的温度。对线芯114进行电阻测量，以此方式，可估计线芯114的温度，并且因此也估计线芯112的温度。

图4a示出了包括被配置来测试作为待测设备的无线电力接收器设备10的无线电力发送器设备20的系统。无线电力发送器设备20包括线圈单元100；200和处理装置28。无线电力发送器设备20优选地还包括包封线圈单元100；200和处理装置28的外壳26。因此，在本实施方式中，线圈单元100；200是无线电力发送器设备20的一部分。无线电力接收器设备10与外壳26的表面27相结合地放置。外壳26可具有任何合适的形状。在一个实施方式中，外壳26以允许测试无线电力接收器设备10的方式布置。外壳26的形状可类似于充电器。

在操作中，无线电力发送器设备20将通过线圈单元100；200和无线电力接收器设备10中的无线电力接收器线圈14以磁感应18的方式将电力无线地传输到无线电力接收器设备10。使用此设置的方法在图6b中示出。

处理装置28被配置来处理从待测设备接收的数据。处理装置28连接到计算机可读存储介质诸如磁盘或存储器，或者包括所述计算机可读存储介质。存储器可被配置来存储与测试会话相关的数据。

处理装置28可包括用于接收由待测设备获得的数据的接口，或者与所述接口操作地通信。接口可以是任何合适的类型，包括简单的接线、串行接口诸如USB、无线接口诸如蓝牙或WiFi等。通信也可使用有线连接来实现。

处理装置28可包括用于传送或呈现由处理装置28获得的数据处理结果的设备，或者与所述设备操作地通信。这可涉及在设备20的本地用户界面(例如显示器)上呈现图形信息、生成视觉和/或听觉警报、或者将信息传送到外部设备。这种外部设备例如可以是计算机或移动电话。

图4b示出了包括被配置来测试作为待测设备的无线电力发送器设备20的无线电力接收器设备10的系统。无线电力接收器设备10包括线圈单元100；200；300和处理装置18。处理装置18可与参考图4a描述的处理装置28相同。

无线电力接收器设备10优选地还包括包封线圈单元100；200；300和处理装置18的外壳16。因此，在本实施方式中，线圈单元100；200；300是无线电力接收器设备10的一部分。无线电力发送器设备20与外壳16的表面17相结合地放置。

外壳16可具有任何合适的形状。在一个实施方式中，外壳16以允许测试无线电力发送器设备20的方式布置。外壳16在形状上可类似于智能手机，例如基本上具有带有圆形边缘和拐角的薄盒子的形状。

在操作中，无线电力发送器设备20将通过线圈单元100；200和无线电力发送器设备20中的无线电力发送器线圈24以磁感应18的方式将电力无线地传输到无线电力接收器设备10。使用此设置的方法在图6c中示出。

图5a示出了其中线圈100；200用于控制线圈自身的温度形式的操作环境的设置。由于温度变化会导致行为变化(例如系统的损耗)，因此控制线圈的温度可有助于控制行为。在图5a中，示出了其中线圈单元100；200与处理装置90操作地通信的系统。处理装置90被配置来检测由温度变化引起的系统变动。处理装置90可与参考图4a至图4b描述的处理装置18、28相同。

线圈单元100；200进一步与用于监测温度的装置92操作地通信。用于监测温度的装置92可包括DC源、用于控制DC源和/或进行电阻测量的装置。用于监测温度的装置92可以是处理装置90的一部分，或者可以是分离单元。

线圈100；200可进一步与发电机91通信。发电机91被配置来引起温度变化。尽管图5a中未示出，但是发电机91可以是处理装置90的一部分。

任选地，线圈单元100；200可进一步与至少一个温度传感器94操作地通信。至少一个温度传感器94可以是能够进行准确的温度测量的任何合适的现有技术传感器。温度传感器94例如可以是热电偶、热敏电阻、NTC、PTC等。如果存在温度传感器，则温度数据优选地被发送到用于监测温度的装置92和/或发送到处理装置90。如果使用温度传感器，则它们优选地被布置为验证由线圈单元100；200做出的温度估计。

在图5b中，示出了其中线圈100；200的温度使用电阻测量来测量的设置。线圈单元100；200与无线电力产品10；20相结合地布置，如参考图4a至图4b所述。

线圈单元100；200进一步与用于进行电阻测量的装置96操作地通信。用于进行电阻测量的装置96优选地包括用于测量施加到用于加热的至少一股线芯的电压和电流的装置。通过测量施加到至少一股线圈加热的线芯的电压和电流，以及关于室温电阻的知识，可根据电阻的变化来估计线圈的实际温度。

图5c示出了如图5b中的设置的类似设置，不同之处在于无线电力产品10；20被处理单元90替换。处理单元90例如可以是仿真系统或测试系统。

图5d示出了如图5c中的设置的类似设置，不同之处在于处理装置90和用于进行电阻测量的装置96布置在主机设备40中。主机设备40还可包括被配置来引起温度变化的发电机或连接到所述发电机。

图6a示出了评估和/或调节线圈单元100；200的温度的示例性方法。在第一步骤中，提供310具有无线电力线圈105；205的线圈单元100；200。无线电力线圈105；205包括至少两股线芯112、114；212、214。至少一股线芯114；214用于加热，并且至少一股线芯112；214用于无线电力传输。

在下一步骤中，将电流施加320到线圈单元100；200的部分。更具体地，将电流施加到用于加热的至少一股线芯114；214，从而增加线圈单元100；200的温度。所述电流优选地是DC电流。

在一个任选步骤中，监测或评估330线圈单元100；200的无线电力线圈105；205的温度。在一个实施方式中，监测的是温度变化。在替代实施方式中，监测的是温度值。在又一个实施方式中，所述值和变化两者都被监测。

监测温度的步骤可通过监测无线电力线圈105；205的电阻变化来实现。电阻的变化指示温度的变化。无线电力线圈105；205的电阻变化可通过测量系统中的电压和电流来监测。更具体地，测量施加到用于加热的至少一股线芯114；214的电压和电流。

在又一任选步骤中，调节340所施加的DC电流以调节线圈单元100；200的温度。这可由处理单元或类似设备来执行。DC电流的调节优选地基于监测温度的步骤。

步骤330和340可以不同的顺序执行，并且优选地重复步骤320-340直到达到满意的温度。

图6a中描述的方法可在将无线电力传输到电力线圈105；205/从所述电力线圈传输无线电力期间执行。

图6b示出了用于测试无线电力设备10、20如何对温度增加作出反应的示例性方法。在第一步骤中，提供410无线电力设备10、20。在图6b中示出的示例性方法中，无线电力设备是无线电力发送器设备20。无线电力发送器设备20包括具有无线电力线圈105；205的线圈单元100；200。无线电力线圈105；205包括至少两股线芯112、114；212、214。至少一股线芯114；214用于加热，并且至少一股线芯112；214用于无线电力传输。无线电力发送器设备20还包括处理装置28。

在下一步骤中，提供420无线电力接收器设备10。在此示例性方法中，无线电力接收器设备10是待测设备。无线电力接收器设备10优选地与无线电力发送器设备20相结合地布置430。在下一步骤中，在无线电力发送器设备20与无线电力接收器设备10之间发起无线电力传输。如前所述，无线电力传输可通过施加AC电流来发起。

将DC电流施加440到线圈单元100；200的部分。更具体地，将DC电流施加到用于加热的至少一股线芯114；214，从而增加无线电力发送器设备20中的线圈单元100；200的温度。

在一个任选步骤中，监测450线圈单元100；200的温度。监测温度的步骤可通过温度传感器来实现。替代地，监测温度的步骤通过监测无线电力线圈105；205的电阻变化来实现。电阻的变化指示温度的变化。无线电力线圈105；205的电阻变化可通过测量系统中的电压和电流来监测。更具体地，测量施加到用于加热的至少一股线芯114；214的电压和电流。

在一个任选步骤中，调节460所施加的DC电流以调节线圈单元100；200的温度。这可由作为线圈单元100；200的一部分或操作地连接到所述线圈单元的处理单元或类似设备来执行。

附加步骤470包括监测待测设备(在此案例中是无线电力接收器设备10)如何对温度变化作出反应。

步骤450-470可以不同的顺序执行，并且优选地重复步骤440-470直到已经执行满意的测试。此外，在其中监测无线电力传输的特征的附加步骤是可能的。

图6c示出了用于测试无线电力设备10、20如何对温度增加作出反应的示例性方法。在此方法中，待测设备是无线电力发送器设备20，并且线圈单元100；200布置在无线电力接收器设备10中。因此，相应地修改步骤410'、420'和470'。

本发明的发明人已经验证了本文所述的线圈单元100；200能够通过调节流经加热线芯114；214的DC电流来控制温度。两个实验设置的结果在图7a至图7b中示出。

图7a示出了其中通过在用于加热的至少一股线芯中运行DC电流来增加线圈温度的测量结果。线圈的起始温度为22.5℃，并且终止温度为100℃左右，因此温度变化在75℃左右。此加热是通过使2ADC电流运行通过加热线芯114；214来实现的。所述实验持续了31分钟。在实验过程期间进行了以下测量：温度T(以℃为单位测量)、电路的电感L(以(μH)为单位测量)、电阻R(以mΩ为单位测量)。所测量的电阻是线圈的等效串联电阻(ESR)。

图7a中的表格显示了线圈电感和等效串联电阻如何对线圈加热作出反应。线圈的等效串联电阻随着温度的增加而增加。这是预期的效果，因为铜的电阻与温度有关，并且具有每升高一度约0.4％的正温度系数。随着温度升高77.4度，电阻预计将增加约31％，即17.8mΩ。这与实际增加76.5-57.6＝18.9mΩ进行比较。这被认为在给定测试设置的误差范围内。

从图7a的表格中可看出，电感也存在微小的变化：9.03-8,96＝70nH。为了查看静磁场(由线圈加热线生成)是否对此数字具有任何影响，关闭DC电源并且之后反转DC电流的极性。在这两种情况下，电感测量结果都没有变化。在让线圈冷却之后，电感值保持在较高的一侧，并且看起来不随着温度下降。这被认为是电感测量装备的人为假象，并且所观察到的变动小到足以忽略不计：

图7b中的表格显示了另一测试设置的结果，所述测试设置用于验证线圈加热线的静磁场是否会干扰发送器线圈的反射Q因子的测量。这是项重要的测试，用于验证无线电力设备是否可检测到线圈加热线的存在或DC静电场的存在。在此实验期间，反转DC电流的极性以查看是否可观察到反射Q因子或电感的任何变化。从图7b的表格中可清楚地看出，Q因子没有显示与线圈温度或磁场极性相关的变化。

因此，已经确认本文所述的本发明的实施方式引起线圈的受控加热而不干扰无线电力传输。

本发明还可用于替换任何接收器或发送器设备中的温度传感器，在所述设备中，了解线圈单元100；200的温度可能有利于所述设备的性能。

上文已经参考其实施方式详细描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，在如由所附权利要求限定的本发明的范围内，其他实施方式同样是可能的。

Claims (16)

1.一种线圈单元(100；200；300)，其用于控制和/或评估所述线圈单元(100；200；300)中的无线电力线圈(105；205；305)的温度，其中所述线圈单元(100；200；300)包括：

无线电力线圈(105；205；305)，所述无线电力线圈包括至少两股线芯(112、114；212、214；312、314)，其中至少一股线芯(114；214；314)用于加热并且至少一股线芯(112；214；314)用于无线电力传输，并且其中所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)被配置来接收电流，其中所述线圈单元(100；200；300)与处理装置(18、28、90)操作地通信，所述处理装置被配置来将电流提供到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)。

2.根据权利要求1所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述处理装置(18、28、90)被进一步配置来将AC电流提供到所述用于无线电力传输的至少一股线芯(112；212；312)。

3.根据任何前述权利要求所述的线圈单元(100；300)，其中所述至少两股线芯(112、114；312)是利兹线的一部分。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的线圈单元(200)，其中所述至少两股线芯(212、214)布置成双线卷绕结构。

5.根据任何前述权利要求所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述线圈单元(100；200；300)布置在无线电力设备(10、20)中。

6.根据权利要求5所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述无线电力设备是无线电力发送器设备(20)或无线电力接收器设备(10)。

7.根据任何前述权利要求所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述线圈单元(100；200；300)与用于监测所述线圈单元(100；200；300)的所述温度的装置操作地通信。

8.根据权利要求7所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述用于监测所述温度的装置包括用于进行电阻测量的装置(96)。

9.根据任何前述权利要求所述的线圈单元(100；200；300)，其中所述用于加热的电流是DC电流。

10.一种无线电力设备(10；20)，其包括：根据权利要求1-9中任一项所述的线圈单元(100；200；300)。

11.根据权利要求10所述的无线电力设备(10；20)，其中所述无线电力设备(10；20)被配置来测试具有至少一个无线电力线圈(24；14)的另一无线电力设备(10；20)如何对所述线圈单元(100；200；300)的无线电力线圈(105；205；305)中的温度变化作出反应。

12.一种控制和/或评估线圈单元(100；200；300)中的无线电力线圈(105；205；305)的温度的方法，所述方法包括：

提供包括无线电力线圈(105；205；305)的线圈单元(100；200；300)，所述无线电力线圈包括至少两股线芯(112、114；212、214；312、314)，其中至少一股线芯(114；214；314)用于加热并且至少一股线芯(112；212；312)用于无线电力传输，以及

将电流施加到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)，其中所述电流由与所述线圈单元(100；200；300)操作地通信的处理装置(18、28、90)提供。

13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：

监测所述无线电力线圈(105；205；305)的温度变化。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包括：

基于所监测的温度变化调节施加到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)的所述电流。

15.一种测试无线电力设备(10；20)的性能的方法，所述方法包括：

提供包括无线电力线圈(105；205；305)的线圈单元(100；200；300)，所述无线电力线圈包括至少两股线芯(112、114；212、214；312、314)，其中至少一股线芯(114；214；314)用于加热并且至少一股线芯(112；212；312)用于无线电力传输，以及

将电流施加到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)，其中所述电流由与所述线圈单元(100；200；300)操作地通信的处理装置(18、28、90)提供。

16.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

监测被测试的所述无线电力设备(10、20)如何对由施加到所述用于加热的至少一股线芯(114；214；314)的所述电流引起的所述温度变化作出反应。